Przez wiele tysiącleci człowiek eksperymentował z różnymi metalami i uzyskiwał z nich coraz więcej stopów o wysokiej wytrzymałości. W tym celu użyto różnych pierwiastków chemicznych. Epoka brązu to epoka, w której popularny stał się stop cyny i miedzi (CuSn6). Co to za materiał i dlaczego był tak popularny?
Historia epoki brązu
Dzięki ulepszeniu obróbki metali takich jak miedź i cyna w 3000 roku p.n.e. rozpoczęła się epoka brązu. Charakteryzuje się aktywną produkcją stopu takiego jak brąz, z którego wyrabiano narzędzia i biżuterię.
W nowoczesnym przemyśle metalurgicznym oprócz miedzi i cyny stosuje się również materiały takie jak aluminium, fosfor, ołów i cynk. Sama nazwa pochodzi od perskiego słowa „berenj”, co oznacza „miedź”.
Wiadomo, że pierwszy brąz powstał z Cu i arsenu i został nazwany arsenem. Jednak ze względu na swoją toksyczność bardzo szybkozmieniono na cynę. Nic dziwnego, że kowale często przedstawiani byli jako brzydcy i okaleczeni. W rzeczywistości tak było. Długotrwały kontakt z arszenikiem miał bardzo zły wpływ na ich organizm. Z tego powodu stop miedzi i cyny nazywany jest brązem, ponieważ to właśnie te składniki są w nim najczęściej obecne.
Charakterystyka brązu
Wszyscy wiemy, że metal taki jak miedź jest bardzo miękki, plastyczny i absolutnie kruchy. Jednocześnie posiada bardzo wysoką przewodność elektryczną i cieplną. Stop cyny i miedzi jest materiałem znacznie przewyższającym właściwości tych pierwiastków chemicznych oddzielnie. Innymi słowy, brąz ma dużą twardość, wytrzymałość, ale jednocześnie jest dość topliwy.
Odkrycie tego stopu odegrało dużą rolę w przemyśle metalurgicznym. Pomimo tego, że później wynaleziono wiele innych materiałów, do dziś jest bardzo popularny ze względu na dobre właściwości mechaniczne.
Zdolność brązu do odporności na korozję
Jedną z najważniejszych właściwości stopu jest jego odporność na korozję. Dotyczy to zwłaszcza tych kompozycji, w których występuje znaczna zawartość manganu i krzemu (ponad 2%).
Stwierdzono, że brąz wykazuje wysoką odporność na korozję w kontakcie z wodą (woda morska i słodka), stężonymi zasadami i kwasami, siarczanami i chlorkami metali lekkich oraz suchymi gazami (brązy bezcynowe).
Oczywiście ogólniewłaściwości korozyjne stopu zależą od pierwiastków stopowych. Tak więc wysoka zawartość ołowiu zmniejsza odporność na korozję, podczas gdy nikiel zwiększa tę właściwość.
Rodzaje brązu
Pierwiastki stopowe, które mogą znajdować się w składzie tego stopu, mogą znacząco zmienić jego właściwości, od których zależy również rodzaj brązu. Dodatkowo cynę można zastąpić innymi elementami. Na przykład BrAMTS-7-1 można rozszyfrować w następujący sposób: 92% miedzi, 7% aluminium, 1% manganu. Ta marka brązu nie zawiera cyny, dzięki czemu ma wysoką odporność na obciążenia zmienne. Służy do wykonywania śrub, wkrętów, nakrętek oraz części do instalacji hydraulicznych.
Innym przykładem jest brąz odlewniczy cynowy marki BrO10S10. Zawiera do 83% miedzi, 9% cyny, 8% ołowiu i do 0,1% żelaza, krzemu, fosforu i aluminium. Jest przeznaczony do części, które pracują pod wysokimi określonymi ciśnieniami, takich jak łożyska ślizgowe.
Pomimo faktu, że brąz jest stopem cyny i miedzi, w niektórych przypadkach nie stosuje się takiego pierwiastka chemicznego jak Sn. Inny przykład brązu bezcynowego jest żaroodporny. Do jego produkcji używa się tylko miedzi 98-99% i kadmu 1-2%. Przykładem jest marka BrKd1. Jest to żaroodporny brąz kadmowy o wysokiej odporności na ciepło i przewodności elektrycznej. Może być stosowany do produkcji części zgrzewarek oporowych, kolektorów silników elektrycznych oraz innych części pracujących w wysokich temperaturach i wymagających dobrejprzewodność.
Innym rodzajem stopu używanego do produkcji uszczelek w łożyskach i tulejach samochodowych jest brąz cynowy obrabiany ciśnieniowo. Stop miedzi i cyny zawiera takie pierwiastki stopowe jak ołów (4%), cynk (4%), aluminium (0,002%), żelazo (0,005%). Gatunek stali nazywa się BrOTsS4-4-4. To dzięki zawartości procentowej tych pierwiastków chemicznych stop ten może być przetwarzany przez ciśnienie i cięcie. Kolor brązu zależy również od zanieczyszczeń. Tak więc im mniej miedzi zawiera stop, tym mniej wyraźny kolor: ponad 90% - czerwony, do 80% - żółty, mniej niż 35% - szaro-stalowy.
Praca z brązu
Jak wspomniano wcześniej, stop cyny i miedzi jest dość trwałym materiałem. Ciężko jest ostrzyć, ciąć i pracować z naciskiem. Generalnie jest to materiał odlewniczy o niskim skurczu - około jednego procenta. I nawet pomimo niskiej płynności i tendencji do segregacji, brąz jest używany do wykonywania odlewów o skomplikowanych konfiguracjach. Casting artystyczny nie jest wyjątkiem.
Pierwiastki stopowe dodane do stopu cyny i miedzi poprawiają jego właściwości i obniżają cenę. Na przykład stopowanie ołowiem i fosforem poprawia obróbkę brązu, a cynk zwiększa jego odporność na korozję. Do pewnych celów wykonuje się stopy odkształcone. Łatwo zmieniają swój wygląd podczas kucia na zimno.
Zakres zastosowania
Oczywiście, wykorzystanie brązu nie traci w naszych czasach popularności. Pamiątkawyroby, artykuły dekoracyjne wnętrz, ozdoby do bram i furtek… Ponadto stop wykorzystywany jest do produkcji okuć (klamki, zawiasy, zamki) oraz armatury wodno-kanalizacyjnej (krany, okucia, uszczelki, krany). W obszarach przemysłowych brąz ma również szerokie zastosowanie. Tak więc stop odlewniczy jest używany do produkcji łożysk, pierścieni uszczelniających, tulei.
Powszechne stosowanie brązu jest szczególnie dotknięte jego właściwościami korozyjnymi. Z tego powodu jest używany do produkcji części mechanizmów, które pracują w stałym kontakcie z wodą. Wysoka elastyczność stopu umożliwia wykonanie z niego sprężyn i części oprzyrządowania.
Wytop brązu
Oczywiście każdy stop ma swoje wady i zalety. Brąz jest stopem składającym się z miedzi i cyny, dzięki czemu doskonale znosi wszelkie przetapianie. Może być używany wielokrotnie do zupełnie innych celów. Z drugiej strony, jeśli brąz zawiera dużą ilość zanieczyszczeń, takich jak magnez, krzem, aluminium, wówczas właściwości mechaniczne mogą ulec pogorszeniu podczas przetapiania.
Wynika to z faktu, że pierwiastki stopowe poprawiające właściwości brązu utleniają się podczas topienia i tworzą tlenki ogniotrwałe, które znajdują się wzdłuż granic sieci krystalicznej. Zrywają wiązanie między ziarnami, czyniąc brąz bardziej kruchym.
Jak odróżnić brąz od mosiądzu i miedzi
Jednym z najczęstszych pytań jest różnicaten stop od innych o podobnym wyglądzie. Oczywiście w branży i przy pomocy specjalnych odczynników jest to dość proste. Ale co, jeśli potrzebujesz określić materiał w domu?
Zacznijmy od tego, że stop składa się z cyny i miedzi. Masy tych substancji w procentach mogą być różne. Im więcej miedzi, tym jaśniejszy kolor, ale ze względu na zawartość cyny w stopie będzie on o rząd wielkości cięższy niż np. czysty Cu.
Jeśli porównamy brąz z mosiądzem, ten drugi ma bardziej żółtawy odcień. Sama miedź jest bardzo ciągliwa, ale oparte na niej stopy są dość elastyczne i twarde. Możesz również określić, który materiał znajduje się przed tobą, poprzez ogrzewanie. Tak więc w mosiądzu pod wpływem wysokiej temperatury uwalnia się tlenek cynku i produkt nabiera popielatej „blaszki nazębnej”. Ale brąz po podgrzaniu nie zmieni swoich właściwości.
Dzieła sztuki
Dość często można znaleźć różne figurki i figurki z brązu. Wiele dzieł sztuki powstało w czasach starożytnych i średniowieczu.
Stopy zawierające miedź i cynę są używane do:
- Płoty i bramy, które są nie tylko niesamowicie piękne, ale i trwałe.
- Elementy konstrukcji schodów.
- Pamiątki i kompozycje rzeźbiarskie.
- Dekoracyjne oprawy oświetleniowe: kinkiety i żyrandole.
- Przedmioty do dekoracji wnętrz.
Aby wysikać niezbędneskład, stwórz specjalny model z drewna, gipsu lub materiałów polimerowych - tzw. Formowanie. Wnęki tej figury są wypełniane gliną i usuwane po odlaniu. Po wyprodukowaniu powierzchnię można pokryć złotem, niklem, chromem lub srebrem.
Bardzo ważne jest, aby pamiętać, że z reguły do wytwarzania dzieł sztuki stosuje się stop cyny i miedzi bez dodatków stopowych. Wynika to z faktu, że im więcej takich składników występuje w brązie, tym większy jest jego skurcz, co negatywnie wpływa na jakość i kształt produktu.
